(57)【要約】【課題】  製造歩留りの良好な受光素子の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る受光素子１００の製造方法は，  基板１０１の上方に光吸収層１０３を形成する工程と、  光吸収層１０３の上方にエッチングストッパ層１２０を形成する工程と、  エッチングストッパ層１２０の上方にコンタクト層１２２を形成する工程と、  コンタクト層１２２の上方に電極１０７を形成する工程と、  コンタクト層１２２の一部をエッチングストッパ層１２０の上面が露出するまでエッチングする工程と，を含む。【選択図】      図１
2006344885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上方に光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層の上方にエッチングストッパ層を形成する工程と、
前記エッチングストッパ層の上方にコンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層の上方に電極を形成する工程と、
前記コンタクト層の一部を前記エッチングストッパ層の上面が露出するまでエッチングする工程と、を含む、受光素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板と前記光吸収層との間に、分布ブラッグ反射型ミラーを形成する工程を有する、受光素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記エッチングストッパ層は、ＩｎＧａＰからなるように形成され、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＡｓからなるように形成される、受光素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記電極を形成する工程において、熱処理を行わない、受光素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記エッチングストッパ層は、ＧａＡｓからなるように形成され、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＰからなるように形成される、受光素子の製造方法。
【請求項６】
請求項１または２において、
前記エッチングストッパ層は、ＩｎＧａＰからなるように形成され、
前記コンタクト層は、ＧａＡｓからなるように形成される、受光素子の製造方法。
【請求項７】
基板と、
前記基板の上方に形成された光吸収層と、
前記光吸収層の上方に形成されたエッチングストッパ層と、
前記エッチングストッパ層の一部の上方に形成されたコンタクト層と、
前記コンタクト層の上方に形成された電極と、を含む、受光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子（例えばフォトダイオードやＭＳＭ型フォトディテクタなど）は、光信号を電気信号に変換する機能を有し、２次元的に多数の素子を集積化できる。このため、例えば、空間的に並列に情報を送る並列光伝送システム、並列光インタコネクションなどの受光素子として用いられる。
【０００３】
受光素子の受光感度は、例えば、受光素子を構成する半導体層の膜厚に影響されることがある。特に、例えば、受光素子の光吸収層の下方に、量子効率を向上させることが可能な分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）ミラーを有する受光素子の受光感度は、例えば、ＤＢＲミラーの上面から入射面までの間に形成された半導体層の膜厚に影響される。従来の構造（例えば特開平３−１０９７７９号公報参照）では、製造プロセス中に前記半導体層の膜厚が変化して、所望の波長で量子効率を最大にすることができない場合がある。その結果、受光感度が変化し、受光素子の作製において、素子特性の均一性および再現性を悪化させる場合がある。即ち、製造歩留りが悪くなる場合がある。
【特許文献１】特開平３−１０９７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、製造歩留りの良好な受光素子の製造方法および該製造方法により作製された受光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る受光素子の製造方法は、
基板の上方に光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層の上方にエッチングストッパ層を形成する工程と、
前記エッチングストッパ層の上方にコンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層の上方に電極を形成する工程と、
前記コンタクト層の一部を前記エッチングストッパ層の上面が露出するまでエッチングする工程と、を含む。
【０００６】
この受光素子の製造方法では、前記コンタクト層の一部をエッチングする工程前に、前記コンタクト層は、その上面が削られたり、表面に変質層が形成されたりする。そのような前記コンタクト層を、この製造方法では、前記コンタクト層の一部をエッチングする工程において除去することができる。この工程では、前記エッチングストッパ層の上面が露出した時点でエッチングを止めることができる。この時点まで、前記エッチングストッパ層は前記コンタクト層により覆われている。つまり、前記エッチングストッパ層は、前記コンタクト層のように、その上面が削られたり、表面に変質層が形成されたりすることがない。そして、前記エッチングストッパ層が存在することにより、その上面が露出した時点で前記コンタクト層のエッチングを止めることは容易である。従って、この製造方法によれば、前記エッチングストッパ層の全体の膜厚を再現性良く均一にすることができる。即ち、前記光吸収層および前記エッチングストッパ層の全体の膜厚を再現性良く均一にすることができる。その結果、所望の波長における受光感度を、再現性良く最大にすることができる。つまり、受光素子の作製において、素子特性の均一性および再現性を良好にすることができ、延いては、製造歩留りを良好にすることができる。
【０００７】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定のもの（以下、「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下、「Ｂ」という）を形成する」などと用いる場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。
【０００８】
本発明に係る受光素子の製造方法において、
前記基板と前記光吸収層との間に、分布ブラッグ反射型ミラーを形成する工程を有することができる。
【０００９】
本発明に係る受光素子の製造方法において、
前記エッチングストッパ層は、ＩｎＧａＰからなるように形成され、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＡｓからなるように形成されることができる。
【００１０】
本発明に係る受光素子の製造方法において、
前記電極を形成する工程において、熱処理を行わないことができる。
【００１１】
本発明に係る受光素子の製造方法において、
前記エッチングストッパ層は、ＧａＡｓからなるように形成され、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＰからなるように形成されることができる。
【００１２】
本発明に係る受光素子の製造方法において、
前記エッチングストッパ層は、ＩｎＧａＰからなるように形成され、
前記コンタクト層は、ＧａＡｓからなるように形成されることができる。
【００１３】
本発明に係る受光素子は、
基板と、
前記基板の上方に形成された光吸収層と、
前記光吸収層の上方に形成されたエッチングストッパ層と、
前記エッチングストッパ層の一部の上方に形成されたコンタクト層と、
前記コンタクト層の上方に形成された電極と、を含む。
【００１４】
本発明に係る受光素子において、
前記基板と前記光吸収層との間に形成された分布ブラッグ反射型ミラーを有することができる。
【００１５】
本発明に係る受光素子において、
前記エッチングストッパ層は、ＩｎＧａＰからなり、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＡｓからなることができる。
【００１６】
本発明に係る受光素子において、
前記エッチングストッパ層は、ＧａＡｓからなり、
前記コンタクト層は、ＩｎＧａＰからなることができる。
【００１７】
本発明に係る受光素子において、
前記エッチングストッパ層は、ＩｎＧａＰからなり、
前記コンタクト層は、ＧａＡｓからなることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
１．  第１の実施形態
１．１．  まず、第１の実施形態に係る受光素子１００について説明する。図１は、本実施形態に係る受光素子１００を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１に示す受光素子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ線における断面を示す図である。
【００２０】
本実施形態の受光素子１００は、図１および図２に示すように、基板（本実施形態では、半導体基板であるｎ型ＧａＡｓ基板）１０１と、分布ブラッグ反射型ミラー（以下「ＤＢＲミラー」という）１０２と、光吸収層１０３と、エッチングストッパ層１２０と、コンタクト層１２２と、埋め込み絶縁層１０６と、第１電極１０７と、第２電極１０９と、を含むことができる。
【００２１】
次に、この受光素子１００の各構成要素について述べる。
【００２２】
基板１０１の上には、ＤＢＲミラー１０２が形成されている。ＤＢＲミラー１０２は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層とを交互に積層した２０ペアの半導体多層膜からなることができる。なお、ＤＢＲミラー１０２を構成する各層の組成および層数は特に限定されるわけではない。また、本実施形態では、受光素子１００がＤＢＲミラー１０２を有する例について説明しているが、本発明に係る受光素子は、ＤＢＲミラー１０２を有しないこともできる。
【００２３】
ＤＢＲミラー１０２の上には、光吸収層１０３が形成されている。光吸収層１０３は、例えば、アンドープのＧａＡｓ層からなることができる。
【００２４】
光吸収層１０３の上には、エッチングストッパ層１２０が形成されている。エッチングストッパ層１２０としては、後述するコンタクト層１２２をエッチングする工程において、エッチングストッパ層１２０の上面でエッチングを止めることができるものを用いる。例えば、エッチングストッパ層１２０は、ｐ型ＩｎＧａＰからなることができる。
【００２５】
光吸収層１０３およびエッチングストッパ層１２０の光学的膜厚の和は、ＤＢＲミラー１０２の最上層（例えばＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層）の屈折率が、該最上層の下の層（例えばＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層）の屈折率よりも高い場合には、λ／４の奇数倍とすることができる。これにより、設計波長λにおける受光感度（量子効率）を最大にすることができる。なお、λは、受光素子１００の設計波長である。設計波長とは、受光素子１００において吸収される光のうち感度が最大となるよう望まれる光の波長をいう。また、光学的膜厚とは、層の実際の膜厚に、該層を構成する物質の屈折率を乗じて得られる値をいう。
【００２６】
例えば、光吸収層１０３およびエッチングストッパ層１２０の光学的膜厚の和をλ／４の奇数倍とするには、光吸収層１０３の光学的膜厚をλ／４の奇数倍とし、エッチングストッパ層１２０の光学的膜厚をλ／４の偶数倍とするか、あるいは、光吸収層１０３の光学的膜厚をλ／４の偶数倍とし、エッチングストッパ層１２０の光学的膜厚をλ／４の奇数倍とすれば良い。
【００２７】
なお、逆に、ＤＢＲミラー１０２の最上層（例えばＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層）の屈折率が、該最上層の下の層（例えばＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層）の屈折率よりも低い場合には、光吸収層１０３およびエッチングストッパ層１２０の光学的膜厚の和は、λ／４の偶数倍とすることができる。これにより、設計波長λにおける受光感度（量子効率）を最大にすることができる。例えば、光吸収層１０３およびエッチングストッパ層１２０の光学的膜厚の和をλ／４の偶数倍とするには、光吸収層１０３およびエッチングストッパ層１２０の光学的膜厚を、共にλ／４の偶数倍とするか、あるいは、共にλ／４の奇数倍とすれば良い。
【００２８】
ＤＢＲミラー１０２、光吸収層１０３、およびエッチングストッパ層１２０は、円柱状の半導体堆積体（以下「柱状部」という）１３０を構成している。なお、柱状部１３０の平面形状は、円形に限定されず、任意の形状をとることができる。
【００２９】
柱状部１３０の上には、コンタクト層１２２が形成されている。コンタクト層１２２としては、後述するコンタクト層１２２をエッチングする工程において、エッチングストッパ層１２０よりもエッチングされやすいものを用いる。例えば、コンタクト層１２２は、ｐ型ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓからなることができる。ここで、ｘは、０．５以上、１以下とすることが好ましい。これにより、後述する第１電極１０７を形成する工程において、熱処理を行わずに、第１電極１０７とコンタクト層１２２とのオーミックコンタクトを得ることができる。
【００３０】
コンタクト層１２２は、開口部１８２を有する。コンタクト層１２２の開口部１８２から、エッチングストッパ層１２０の上面の一部が露出している。言い換えるならば、エッチングストッパ層１２０の一部の上にコンタクト層１２２は形成されている。露出したエッチングストッパ層１２０の上面が光の入射面１０８となる。コンタクト層１２２の開口部１８２の平面形状は、後述する第１電極１０７の開口部１８０の平面形状と同じにすることができる。コンタクト層１２２の開口部１８２の平面形状は、例えば円形とすることができる。平面視において、コンタクト層１２２の開口部１８２の領域は、例えば、第１電極１０７の開口部１８０の領域と一致させることができる。あるいは、平面視において、コンタクト層１２２の開口部１８２の領域は、第１電極１０７の開口部１８０の領域より広くすることができる。即ち、第１電極１０７をコンタクト層１２２に対してオーバーハングさせることができる。
【００３１】
ｐ型のエッチングストッパ層１２０、不純物がドーピングされていない光吸収層１０３、およびｎ型のＤＢＲミラー１０２により、ｐｉｎ型のフォトダイオードが構成される。
【００３２】
柱状部１３０およびコンタクト層１２２の側面、並びに、基板１０１の上面は、埋め込み絶縁層１０６により覆われている。埋め込み絶縁層１０６としては、例えば、ポリイミド樹脂などを用いることができる。
【００３３】
コンタクト層１２２および埋め込み絶縁層１０６の上には、第１電極１０７が形成されている。第１電極１０７は、開口部１８０を有する。第１電極１０７の開口部１８０により、光は遮られることなく外部から入射されることができる。第１電極１０７の開口部１８０の平面形状は、例えば円形とすることができる。
【００３４】
第１電極１０７は、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の順に積層した膜からなる。さらに、第２電極１０９は、基板１０１の裏面１０１ｂ上に設けられている。第２電極１０９は、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層した膜からなる。
【００３５】
第１電極１０７は、コンタクト層１２２およびエッチングストッパ層１２０を介して光吸収層１０３と接続されており、第２電極１０９は、基板１０１およびＤＢＲミラー１０２を介して光吸収層１０３と接続されている。即ち、第１電極１０７および第２電極１０９により光吸収層１０３に電圧が印加されることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、第２電極１０９が基板１０１の裏面１０１ｂ上に設けられている場合について示したが、第２電極１０９を基板１０１の上面１０１ａ上に設けてもよい。
【００３７】
１．２．  次に、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法の一例について、図１〜図５を用いて述べる。図３〜図５は、図１および図２に示す第１の実施形態の受光素子１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面図に対応している。
【００３８】
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる基板１０１の上に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図３に示すように、半導体多層膜１５０を形成する。ここで、半導体多層膜１５０は、ＤＢＲミラー１０２と、光吸収層１０３と、エッチングストッパ層１２０と、コンタクト層１２２と、からなる。これらの層を順に基板１０１上に積層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。
【００３９】
エピタキシャル成長を行う際の温度は適宜決定されるが、例えば４５０℃〜８００℃とすることができる。また、エピタキシャル成長を行う際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ：metal-organic chemical vapor deposition）法や、分子線エピタキシ（ＭＢＥ：molecular beam epitaxy）法などを用いることができる。
【００４０】
（２）次に、例えば公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、半導体多層膜１５０をパターニングする。これにより、図４に示すような柱状の半導体堆積体１３２が形成される。半導体多層膜１５０のパターニングは、例えば、基板１０１の上面１０１ａが露出するように行われる。言い換えるならば、柱状の半導体堆積体１３２は、例えば、ＤＢＲミラー１０２、光吸収層１０３、エッチングストッパ層１２０、およびコンタクト層１２２から構成される。
【００４１】
次に、柱状の半導体堆積体１３２を取り囲むように埋め込み絶縁層１０６を形成する。例えば、埋め込み絶縁層１０６として、ポリイミド樹脂を用いた場合、まず、例えば、スピンコート法等を用いて前駆体層（ポリイミド前駆体層）を形成する。次に、基板１０１を加熱して溶媒を除去した後、例えば３５０℃程度の炉に入れて、前駆体層をイミド化させる。これにより、ほぼ完全に硬化したポリイミド樹脂層が形成される。なお、柱状の半導体堆積体１３２の上面は、例えば、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて露出させることができる。以上の工程により、図４に示すような埋め込み絶縁層１０６が形成される。
【００４２】
（３）次に、図５に示すように、第２電極１０９および第１電極１０７を形成する。
【００４３】
まず、例えば真空蒸着法により、基板１０１の裏面１０１ｂ上に、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）の順に積層した膜を形成する。続いて、例えば窒素雰囲気中において、熱処理を行うことができる。この熱処理を行うことにより、第２電極１０９と基板１０１との良好なオーミックコンタクトを得ることができる。熱処理の温度は、例えば４００℃前後で行うことができる。熱処理の時間は、例えば２分程度行うことができる。次に、例えば真空蒸着法により、柱状の半導体堆積体１３２および埋め込み絶縁層１０６の上に、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の順に積層した膜を形成する。次に、例えばリフトオフ法により、コンタクト層１２２の上面に、この積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が開口部１８０となる。本工程では、熱処理を行わずに、第１電極１０７とコンタクト層１２２とのオーミックコンタクトを得ることができる。以上の工程により、図５に示すように、第２電極１０９および第１電極１０７が形成される。
【００４４】
（４）ここまでの工程で、コンタクト層１２２の上面は、例えばリソグラフィ工程において、現像液やプラズマなどに晒されることにより、削られたり、表面に酸化膜などの変質層が形成されたりする。
【００４５】
（５）次に、図１に示すように、第１電極１０７をマスクとして、コンタクト層１２２をエッチングストッパ層１２０の上面が露出するまでウェットエッチングする。本工程で用いるエッチャントとしては、エッチングストッパ層１２０がコンタクト層１２２に比べ、エッチングされ難いものを選択する。即ち、コンタクト層１２２のエッチングストッパ層１２０に対するエッチング選択比が高いものを選択する。これにより、コンタクト層１２２をエッチングする際に、エッチングストッパ層１２０の上面が露出した時点でエッチングを止めることが容易になる。本実施形態では、例えば、エッチングストッパ層１２０がＩｎＧａＰからなり、コンタクト層１２２がＩｎＧａＡｓからなることができる。この場合、エッチャントとして、リン酸と過酸化水素水と水の混合溶液を用いることにより、コンタクト層１２２のエッチングストッパ層１２０に対するエッチング選択比を極めて高くすることができる。
【００４６】
（６）以上の工程により、図１および図２に示すように、本実施形態の受光素子１００が得られる。
【００４７】
１．３．  上述したように、コンタクト層１２２をエッチングする工程前に、コンタクト層１２２は、その上面が削られたり、表面に変質層が形成されたりする。そのようなコンタクト層１２２を、本実施形態の製造方法では、コンタクト層１２２をエッチングする工程において除去することができる。この工程では、エッチングストッパ層１２０の上面が露出した時点でエッチングを止めることができる。この時点まで、エッチングストッパ層１２０はコンタクト層１２２により覆われている。つまり、エッチングストッパ層１２０は、コンタクト層１２２のように、その上面が削られたり、表面に変質層が形成されたりすることがない。そして、エッチングストッパ層１２０が存在することにより、その上面が露出した時点でコンタクト層１２２のエッチングを止めることは容易である。従って、本実施形態によれば、エッチングストッパ層１２０の全体の膜厚を再現性良く均一にすることができる。即ち、光吸収層１０３およびエッチングストッパ層１２０の全体の膜厚を再現性良く均一にすることができる。このことは、本実施形態のように、光吸収層１０３の下にＤＢＲミラー１０２が設けられている場合に特に有効である。その結果、設計波長λにおける受光感度（量子効率）を、再現性良く最大にすることができる。つまり、受光素子１００の作製において、素子特性の均一性および再現性を良好にすることができ、延いては、製造歩留りを良好にすることができる。
【００４８】
また、本実施形態の製造方法では、上述したように、第１電極１０７を形成する工程において、熱処理を行わずに、第１電極１０７とコンタクト層１２２とのオーミックコンタクトを得ることができる。例えば熱処理を行うような場合、第１電極１０７を構成する原子が熱拡散し、例えば光吸収層１０３などに到達して、素子特性を悪化させる場合がある。また、熱拡散した原子は、素子の動作中にさらに拡散して、素子特性を悪化させる場合がある。これに対し、本実施形態の製造方法では、熱処理を行わないことができるので、本実施形態の受光素子１００は、良好な素子特性を維持することができ、良好な信頼性を有することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、コンタクト層１２２は、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓからなることができ、第１電極１０７は、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の順に積層した膜からなることができる。これにより、例えば、コンタクト層１２２が、ＧａＡｓからなり、第１電極１０７が、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金、金（Ａｕ）の順に積層した膜からなるような場合に比べ、コンタクト抵抗を低くすることができる。これは、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓとチタンとの界面における電位障壁が、ＧａＡｓと金−亜鉛合金との界面における電位障壁に比べ、低いためである。コンタクト抵抗をより低くするためには、ＩｎｘＧａ１−ｘＡｓにおけるｘをより大きくすることが好ましい。なお、コンタクト層１２２として、例えば、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓのうちのいずれかを用いる場合、コンタクト抵抗は、ＩｎＧａＰの場合よりもＧａＡｓの場合の方が低くなり、ＧａＡｓの場合よりもＩｎＧａＡｓの場合の方が低くなることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、エッチングストッパ層１２０は、ＩｎＧａＰからなることができる。これにより、例えば、エッチングストッパ層１２０がＩｎＧａＡｓからなるような場合に比べ、光吸収層１０３（例えばＧａＡｓ層）との格子整合を容易に得ることができる。格子整合とは、エピタキシャル成長できる程度に各層の格子定数が同一または近似していることをいう。これにより、良好な結晶性を有するエッチングストッパ層１２０を形成することができる。その結果、エッチングストッパ層１２０の上面の平坦性を向上させることができ、延いては、受光素子１００が良好な素子特性を有することができる。なお、具体的な格子定数の値は、例えば以下の通りである。
【００５１】
本実施形態のエッチングストッパ層１２０として、例えばＩｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐ層を用いた場合、その格子定数は、０．５６５３３ｎｍであり、ＧａＡｓの格子定数（０．５６５３３ｎｍ）と整合する。これに対し、例えば、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ａｓの格子定数は、０．５８５５９ｎｍであり、ＧａＡｓの格子定数からの格子不整合率は、３．５８％である。
【００５２】
１．４．  次に、本実施形態に係る第１の変形例について説明する。
【００５３】
上述した例では、例えば、エッチングストッパ層１２０がＩｎＧａＰからなり、コンタクト層１２２がＩｎＧａＡｓからなる場合について説明したが、本変形例では、例えば、エッチングストッパ層１２０がｐ型のＧａＡｓからなり、コンタクト層１２２がｐ型のＩｎＧａＰからなることができる。
【００５４】
本変形例では、第１電極１０７が、例えば金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）との合金、金（Ａｕ）の順に積層した膜からなる。この場合、第１電極１０７を形成する工程において、金（Ａｕ）と亜鉛（Ｚｎ）の合金、金（Ａｕ）の順に積層した膜をパターニングした後に、例えば窒素雰囲気中において、熱処理を行うことができる。この熱処理を行うことにより、第１電極１０７とコンタクト層１２２との良好なオーミックコンタクトを得ることができる。熱処理の温度は、例えば４００℃前後で行うことができる。熱処理の時間は、例えば２分程度行うことができる。
【００５５】
また、上述した例では、コンタクト層１２２をエッチングする工程において、エッチャントとして、リン酸と過酸化水素水と水の混合溶液を用いる場合について説明したが、本変形例では、塩酸と水の混合溶液を用いることができる。これにより、コンタクト層１２２のエッチングストッパ層１２０に対するエッチング選択比を極めて高くすることができる。
【００５６】
本変形例によれば、上述した例と同様に、エッチングストッパ層１２０の全体の膜厚を再現性良く均一にすることができる。その結果、受光素子１００の作製において、素子特性の均一性および再現性を良好にすることができ、延いては、製造歩留りを良好にすることができる。
【００５７】
また、本変形例では、光吸収層１０３は、ＧａＡｓからなることができ、エッチングストッパ層１２０は、ＧａＡｓからなることができ、コンタクト層１２２は、ＩｎＧａＰからなることができる。従って、光吸収層１０３からコンタクト層１２２までを積層する工程において（図３参照）、Ｖ族元素（ＡｓおよびＰ）の原料供給は、砒素（Ａｓ）の原料から燐（Ｐ）の原料に１度だけ切り替えられる。これに対し、例えば、光吸収層１０３が、ＧａＡｓからなり、エッチングストッパ層１２０が、ＩｎＧａＰからなり、コンタクト層１２２が、ＧａＡｓからなるような場合、Ｖ族元素（ＡｓおよびＰ）の原料供給は、２度切り替えられる。即ち、砒素（Ａｓ）の原料から燐（Ｐ）の原料に切り替えて、次に、燐（Ｐ）の原料から砒素（Ａｓ）の原料に切り替えられる。Ｖ族元素の原料の供給量は、結晶成長を良好に行うために、III族元素の原料に比べ、多い方が好ましい。Ｖ族元素の原料の供給量が多いと、Ｖ族元素の原料が切り替わる時間は、III族元素の原料が切り替わる時間に比べ、長くなる。従って、Ｖ族元素の原料の切り替えは、少ない方が好ましい。上述したように、本変形例では、Ｖ族元素の原料の切り替えは、１度行われるだけである。これにより、例えば、受光素子１００の製造時間を短縮することができる。
【００５８】
１．５．  次に、本実施形態に係る第２の変形例について説明する。
【００５９】
上述した第１の変形例では、例えば、エッチングストッパ層１２０がｐ型のＧａＡｓからなり、コンタクト層１２２がｐ型のＩｎＧａＰからなる場合について説明したが、本変形例では、例えば、エッチングストッパ層１２０がｐ型のＩｎＧａＰからなり、コンタクト層１２２がｐ型のＧａＡｓからなることができる。即ち、エッチングストッパ層１２０の材料と、コンタクト層１２２の材料とを入れ替えることができる。
【００６０】
また、上述した第１の変形例では、コンタクト層１２２をエッチングする工程において、エッチャントとして、塩酸と水の混合溶液を用いる場合について説明したが、本変形例では、リン酸と過酸化水素水と水の混合溶液を用いることができる。これにより、コンタクト層１２２のエッチングストッパ層１２０に対するエッチング選択比を極めて高くすることができる。
【００６１】
本変形例によれば、上述した第１の変形例と同様に、エッチングストッパ層１２０の全体の膜厚を再現性良く均一にすることができる。その結果、受光素子１００の作製において、素子特性の均一性および再現性を良好にすることができ、延いては、製造歩留りを良好にすることができる。
【００６２】
２．  第２の実施形態
２．１．  次に、第２の実施形態に係る受光素子２００について説明する。なお、第１の実施形態（第１および第２の変形例を含む）に係る受光素子１００と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。図６は、本発明を適用した第２の実施形態に係る受光素子２００を模式的に示す断面図である。また、図７は、図６に示す受光素子２００を模式的に示す平面図である。なお、図６は、図７のVI−VI線における断面を示す図である。また、第１の実施形態に係る受光素子１００と同一の部材については、同一の符合を付している。
【００６３】
本実施形態の受光素子２００は、ＭＳＭ（Metal-Semiconductor-Metal）型フォトディテクタとして機能する。図６および図７に示すように、本実施形態の第１電極１０７および第２電極１０９は、コンタクト層１２２の上に形成されており、それぞれ櫛型に形成されている。第１電極１０７と第２電極１０９とは、所定の間隔をあけて噛み合わされるように配置されている。
【００６４】
具体的には、第１電極１０７は、第１の方向（図７の例ではＸ方向）に延在する主軸部１０７ａと、第１の方向に直交する第２の方向（図７の例ではＹ方向）に延在する分岐部１０７ｂと、第１パッド部１０７ｃと、を含む。第２電極１０９は、第１の方向に延在する主軸部１０９ａと、第１の方向に直交する第２の方向に延在する分岐部１０９ｂと、第２パッド部１０９ｃと、を含む。
【００６５】
第１電極１０７の分岐部１０７ｂと第２電極１０９の分岐部１０９ｂとは、それぞれが交互に、所定の間隔をあけて配置されている。第１電極１０７の主軸部１０７ａは、第２電極１０９の分岐部１０９ｂと所定の間隔をあけて配置されている。第２電極１０９の主軸部１０９ａは、第１電極１０７の分岐部１０７ｂと所定の間隔をあけて配置されている。第１電極１０７の分岐部１０７ｂおよび第２電極１０９の分岐部１０９ｂは、図７の例ではそれぞれ２本であるが、その数は特に限定されるわけではない。
【００６６】
第１パッド部１０７ｃは、例えば、第１電極１０７の主軸部１０７ａの端部に形成されている。第２パッド部１０９ｃは、例えば、第２電極１０９の主軸部１０９ａの端部に形成されている。第１パッド部１０７ｃおよび第２パッド部１０９ｃは、電極パッドとして用いられることができる。
【００６７】
第１電極１０７と第２電極１０９との間には開口部１８４が設けられている。少なくとも、この開口部１８４と、コンタクト層１２２の開口部１８２とによって露出したエッチングストッパ層１２０の上面は、光の入射面１８８である。従って、この開口部１８４およびコンタクト層１２２の開口部１８２の平面形状および大きさを適宜設定することにより、入射面１８８の形状および大きさを適宜設定することができる。
【００６８】
第１電極１０７および第２電極１０９には、コンタクト層１２２とショットキー接触する材料を用いることができる。第１電極１０７および第２電極１０９は、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の順に積層した膜などからなる。第１電極１０７および第２電極１０９により、受光素子２００の光吸収層１０３に電圧が印加されて、受光素子１００を駆動することができる。
【００６９】
本実施形態では、基板１０１として、例えば、半絶縁性ＧａＡｓ基板などを用いることができる。また、本実施形態では、柱状部１３０の平面形状を、例えば図７に示すような矩形とすることができる。
【００７０】
２．２．  次に、第２の実施形態に係る受光素子２００の製造方法の一例について、図６〜図８を用いて述べる。なお、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法と異なる点を中心に説明し、同様の点については説明を省略する。図８は、図６および図７に示す第２の実施形態の受光素子２００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図６に示す断面図に対応している。
【００７１】
（１）まず、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造プロセスと同様にして、埋め込み絶縁層１０６を形成する工程まで行う（図３および図４参照）。
【００７２】
（２）次に、図８に示すように、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する。
【００７３】
まず、例えば真空蒸着法により、柱状の半導体堆積体１３２および埋め込み絶縁層１０６の上に、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）の順に積層した膜を形成する。次に、例えばリフトオフ法により、コンタクト層１２２の上面に、この積層膜が形成されていない部分を形成する。この部分が開口部１８４となる。本工程では、熱処理を行わないことができる。以上の工程により、図８に示すように、第１電極１０７および第２電極１０９が形成される。
【００７４】
（３）次に、図６に示すように、第１電極１０７および第２電極１０９をマスクとして、コンタクト層１２２をエッチングストッパ層１２０の上面が露出するまでウェットエッチングする。ウェットエッチングについては、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造プロセスと同様である。
【００７５】
（４）以上の工程により、図６および図７に示すように、本実施形態の受光素子２００が得られる。
【００７６】
２．３．  本実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、エッチングストッパ層１２０の全体の膜厚を再現性良く均一にすることができる。その結果、受光素子２００の作製において、素子特性の均一性および再現性を良好にすることができ、延いては、製造歩留りを良好にすることができる。
【００７７】
また、本実施形態では、コンタクト層１２２は、例えばＩｎＧａＰからなることができる。これにより、例えばＧａＡｓやＩｎＧａＡｓからなるような場合に比べ、リーク電流を減少させることができる。これは、ＩｎＧａＰとチタンとの界面における電位障壁が、ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓとチタンとの界面における電位障壁に比べ、高いためである。なお、コンタクト層１２２として、例えば、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓのうちのいずれかを用いる場合、リーク電流は、ＩｎＧａＡｓの場合よりもＧａＡｓの場合の方が少なくなり、ＧａＡｓの場合よりもＩｎＧａＰの場合の方が少なくなることができる。
【００７８】
また、本実施形態では、上述した第１の実施形態と同様に、エッチングストッパ層１２０は、例えばＩｎＧａＰからなることができる。これにより、例えば、エッチングストッパ層１２０がＩｎＧａＡｓからなるような場合に比べ、光吸収層１０３（例えばＧａＡｓ層）との格子整合を容易に得ることができる。その結果、エッチングストッパ層１２０の上面の平坦性を向上させることができ、延いては、受光素子２００が良好な素子特性を有することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、上述した第１の実施形態と同様に、光吸収層１０３は、例えばＧａＡｓからなることができ、エッチングストッパ層１２０は、例えばＧａＡｓからなることができ、コンタクト層１２２は、例えばＩｎＧａＰからなることができる。この場合、光吸収層１０３からコンタクト層１２２までを積層する工程において（図３参照）、Ｖ族元素（ＡｓおよびＰ）の原料供給は、砒素（Ａｓ）の原料から燐（Ｐ）の原料に１度だけ切り替えられる。これにより、例えば、受光素子２００の製造時間を短縮することができる。
【００８０】
３．  上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【００８１】
例えば、上述した実施形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。また、上述した実施形態の受光素子では、光吸収層としてＧａＡｓを用いる場合について説明したが、設計波長に応じてその他の材料系、例えば、ＧａＩｎＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系などの半導体材料を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の実施形態に係る受光素子を模式的に示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係る受光素子を模式的に示す平面図。
【図３】第１の実施形態に係る受光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図４】第１の実施形態に係る受光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】第１の実施形態に係る受光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図６】第２の実施形態に係る受光素子を模式的に示す断面図。
【図７】第２の実施形態に係る受光素子を模式的に示す平面図。
【図８】第２の実施形態に係る受光素子の製造方法を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００８３】
１００  受光素子、１０１  基板、１０２  ＤＢＲミラー、１０３  光吸収層、１０６  埋め込み絶縁層、１０７  第１電極、１０８  入射面、１０９  第２電極、１２０  エッチングストッパ層、１２２  コンタクト層、１３０  柱状部、１３２  半導体堆積体、１５０  半導体多層膜、１８０  開口部、１８２  開口部、１８４  開口部、１８８  入射面，２００  受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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